47
Fasady 2015
tego rodzaju jest szkło stosowane w okularach, które pod wpływem
słońca samoczynnie ciemnieje do koloru brązowego lub szarego. Nato-
miast po ustaniu działania impulsu świetlnego wraca do stanu poprzed-
niego. Proces ten zachodzi wskutek wprowadzenia do struktury szkła
kryształków halogenku srebra. Transfer podobnej technologii na pole
szkła budowlanego pozostaje od kilkunastu lat w fazie rozwiązań prototy-
powych. Najbardziej znane są prace badawcze Instytutu Fraunhofera IBP
w Sztutgarcie.
Problemy technologiczne związane z przeniesieniem tego rozwiązania
do zastosowań budowlanych wynikają przede wszystkim z ogranicze-
nia wielkości tafli, brakiem płynności zmiany koloru oraz stosunkowo
długim czasem reakcji – tym dłuższym, im większa jest powierzchnia
szklenia. Prowadzone badania dotyczą m.in. użycia tlenków tytanu
i wolframu oraz molekuł barwiących (w tej technologii szkło barwi się
na niebiesko), a także wykorzystania katalizatorów (np. platyny), które
przyspieszają reakcję. Testowane są również rozwiązania łączące cechy
szkła foto- i elektrochromatycznego. Technologia ta umożliwia wpro-
wadzenie dodatkowo impulsu elektrycznego, który pozwala regulować
stopień i tempo zabarwienia szkła niezależnie od rozmiaru tafli i warun-
ków świetlnych. Jest to istotne, gdyż np. w okresie zimowym zabloko-
wanie dostępu promieniowania słonecznego do wnętrza jest niekorzystne
– uniemożliwia pasywne dogrzewanie pomieszczeń. Technologia szkła
fotoelektrochromatycznego jest skomplikowana i kosztowna, dlatego
jego zastosowania nie wychodzą poza fazę prototypową.
x x x
Szkło elektrochromatyczne
Szkła typu smart, reagujące na impuls elektryczny, zmieniają swoje właś-
ciwości niezależnie od warunków otoczenia. Szyby elektrochromatyczne
(elektrochromowe) zmieniają kolor i ulegają zaciemnieniu. Najczęściej
zabarwiają się na niebiesko, ale paleta kolorów w ciągu ostatnich lat
znacznie się wzbogaciła (np. o zieleń, szarość, brąz). Szkło tego rodzaju
składa się z dwóch warstw przezroczystych przewodników, elektrolitu,
warstwy elektrochromatycznej (elektrody czynnej) oraz magazynu jonów
(elektrody biernej). Zmiana barwy następuje wskutek przemieszczania
się jonów pomiędzy elektrodami pod wpływem przyłożonego napięcia
elektrycznego. Ich odpływ z warstwy elektrochromatycznej powoduje
jej ściemnienie. Natomiast odwrócenie kierunków pola elektrycznego
wymusza powrót jonów do warstwy elektrochromatycznej, dzięki czemu
staje się ona ponownie przejrzysta (rys. 2).
Ze względu na to, że elektrody przez jakiś czas pozostają naładowane,
to przyłożenie napięcia jest wymagane jedynie podczas procesu przepływu
jonów. Technologia ta wykorzystywana jest m.in. w produkcji lusterek
samochodowych nowej generacji.
Wkategorii produktów budowlanych przeznaczonych do rozwiązań elewa-
cyjnych wymienić można system SageGlass, oferowany od kilkunastu lat
przez firmę Saint Gobain. Rozwiązanie to, w ciągu 7–12 minut, umożliwia
stopniowe zmniejszenie przepuszczalności światła w zakresie od 60 (szkło
przezroczyste) do 1% (całkowite jego zabarwienie). Tempo zmiany koloru
zależy od temperatury powietrza i wielkości szklenia. Dostępne maksy-
malne wymiary szyb były początkowo ograniczone (55/75 cm), ale stop-
niowo ulegały zwiększeniu. Obecnie możliwe jest wyprodukowanie tafli
o wymiarach 150/300 cm. Szeroka gama kolorów i ich odcieni gwarantuje
dostosowanie produktu do wizji kolorystycznej budynku i jego wnętrza.
Szkło występuje w postaci zestawów termoizolacyjnych dwu- i trójszybo-
wych, charakteryzujących się bardzo niskimwspółczynnikiem przenikania
ciepła U= 0,28W/(m
2
K). Wśród obiektów, w których zastosowano ten
system jest m.in. budynek rządowy wUtrechcie (świetlik w głównej sali
obrad, fot. 1), centrummedyczne w Palm Springs w Californi (przeszklenie
sal operacyjnych) czy Uniwersytet wKansas (elewacja kurtynowa).
x x x
Szkło elektrotropowe
Zmianę właściwości szkła termotropowego wywołuje także impuls elek-
tryczny. Nie zmienia ono jednak koloru, a jedynie matowieje. Staje się
mlecznobiałe, rzadziej dodatkowo lekko zabarwione. Szkła tego rodzaju
najczęściej występują pod nazwą, która wskazuje na wykorzystaną
w nich technologię produkcji. Dwie najbardziej rozpowszechnione to:
technologia ciekłych kryształów LCD (ang.
liquid crystal devices
) oraz
zawiesiny cząstek SPD (ang.
suspended particle devices
), które stosowane są
w najnowszych produktach przemysłu elektronicznego, np. e-papierze
i różnego rodzaju wyświetlaczach.
Najbardziej znane ze wszystkich rodzajów szkła smart jest LCD.
Wynika to z faktu, że technologię ciekłych kryształów najłatwiej
wprowadzić do masowej produkcji. Ten typ szkła występuje także
pod inną nazwą, pochodzącą od pełnego określenia zastosowanej
technologii PDLCD (ang.
polimer dispersed liquid crystal devices
).
W szkle elektrotropowym przyłożenie napięcia powoduje polaryzację
cząstek w warstwie LC, wskutek czego staje się ono przezroczyste. Prze-
rwanie napięcia sprawia, że cząsteczki wracają do swobodnego układu
i następuje załamywanie promieni świetlnych, w efekcie czego szkło
matowieje (rys. 3). Tak więc w przeciwieństwie do szkła elektrochro-
matycznego, utrzymanie szyby w stanie przezroczystym wymaga
stałego działania impulsu elektrycznego. Przechodzenie z jednego
stanu w drugi trwa znacznie krócej, najwyżej kilka sekund, i jest
płynne. Szyba staje się całkowicie nieprzezierna i biała. Możliwe jest
fot. SAGE Electrochromics, Inc. (2)
Fot. 1. SageGlass® dynamiczne szkła zainstalowane w budynku władz w Utrechcie, Holandia
ys. K. Zielonko-Jung
Rys. 2. Schemat działania szkła elektrochromatycznego
Szyba
Szyba
Szyba
Szyba
Promieniowanie słoneczne
Wyłączone
Magazyn jonów
Elektrolit
Warstwa
elektrochromowa
Przezroczysty
przewodnik
Włączone
